Đồ án tốt nghiệp cửa tự động sử dụng công nghệ IOT

44 NGÔ XUÂN NAM BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CNKT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CỬA TỰ ĐỘNG ỨNG DỤNG TRONG CÁC SIÊU THỊ CBHD ThS.

-ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CNKT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CỬA TỰ ĐỘNG

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trường Đại Học Công Nghiệp

Hà Nội đã tận tình dạy dỗ trong suốt những năm qua Trong đó phải kể đếnquý thầy cô trong Khoa Điện Tử đã tạo điều kiện cho em thực hiện đề tàitốt nghiệp này

Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn – Cô DươngThị Hằng đã tận tình giúp đỡ em trong lựa chọn đề tài và hỗ trợ em trongquá trình thực hiện nó Cung cấp cho em những kiến thức quý báu cũngnhư lời khuyên cực kỳ hữu ích, tạo động lực cho em hoàn thành tốt nhiệm

vụ của mình

Bên cạnh đó, em cũng xin cảm ơn các bạn sinh viên trong Khoa Điện

Tử - Viễn Thông đã đóng góp ý kiến cho bản thân em cũng như các bạntrong khoa, giúp em thực hiện đề tài đạt hiệu quả tốt hơn

Với thời gian thực hiện đề tài còn ngắn, kiến thức bản thân còn hạnchế và rất cố gắng hết sức nhưng trong quá trình thực hiện đề tài khôngtránh khỏi những sai sót Do đó em rất mong nhận được những ý kiến đónggóp về những sai sót và khuyết điểm của quý thầy cô và các bạn Chính từđiều đó sẽ giúp bản thân em tích lũy thêm được kinh nghiệm và giúp đề tài

có thể áp dụng vào thực tế cuộc sống

Hà Nội, ngày tháng năm 2022Sinh viên thực hiện

Ngô Xuân Nam

Từ viết tắt Tiếng anh Tiếng việt

SPI Serial Peripheral

Interface

Chuẩn giao tiếp nối tiếp

PSP Parallel Slave Port Cổng giao tiếp nối tiếp

PWM Pulse-width modulation Điều chế xungUSART

ADC Analog to digitalconverter Bộ chuyển đổi tương tựsố

y

Bộ nhớ khả dụng

EEPROM

Electrically ErasableProgrammable Read-Only

Memory

Bộ nhớ không mất dữ

liệu

L I Ờ NÓI Đ U Ầ

Hiện nay với sự phát triển của xã hội, chất lượng đời sống của con ngườingày càng cao, đòi hỏi phải đáp ứng nhu cầu về cuộc sống càng nhiều Côngcuộc tự động hóa đã tạo ra một bước ngoặt trong quá trình sản xuất cũng nhưsinh hoạt của con người

Từ thực tế cuộc sống, kiến thức đã học và khả năng của bản thân, emmuốn làm gì đó để góp phần vào việc cải thiện cuộc sống con người Do đó,

em đã lựa chọn đề tài “Thiết kế mô hình điều khiển hệ thống cửa tự động ứng dụng trong các siêu thị” sử dụng vi điều khiển PIC 18F4520, việc thiết kế hệ

thống với mong muốn có thể giúp con người giảm bớt sự nặng nhọc khi đẩycửa ra, vào trong những chỗ đông người

Bố cục của đồ án gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về mô hình cửa tự động

Chương 2: Các thành phần của hệ thống cửa tự động

Chương 3: Thiết kế mô hình điều khiển hệ thống cửa tự động ứng dụngtrong các siêu thị

Tình hình nghiên cứu:

Trước đây việc ra, vào các trung tâm thương mại, siêu thị lớn rất vất vả

thường tốn nhiều công sức cho con người Trong những năm gần đây cùngvới sự phát triển của nền kinh tế, thu nhập đời sống của người dân được nânglên cùng với đó là sự gia tăng các trung tâm mua sắm, các siêu thị điện máydẫn đến con người đi lại rất đông và náo nhiệt

Trong khi đó, chúng ta bắt gặp rất nhiều cửa tự động ở các siêu thị, tàu ga

và sân bay Việc sử dụng cửa tự động mang đến cho người mua hàng cảmgiác thoải mái, sang trọng và quý phái

Lí do chọn đề tài:

Ngày nay, trong xã hội hiện đại của chúng ta bắt gặp rất nhiều loại cửađóng mở tự động ở trong những siêu thị, cửa hàng Việc sử dụng các loại cửa

tự động không những góp phần tăng sự sang trọng và hiện đại cho nơi sửdụng mà còn giúp tiết kiệm thời gian, đem đến sự tiện lợi cho những ngườiqua lại Chính vì vậy mà từ khi ra đời cho tới nay cửa tự động đã khôngngừng được cải tiến, hiện đại hóa để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.Nhìn chung cửa tự động là một loại thiết bị thay thế cho các loại cửa thôngthường, nó có chức năng tự động cảm nhận đối vời người qua lại, tự động mở

ra khi có người cần đi qua và tự động đóng lại khi không còn người qua lại Xuất phát từ yêu cầu thực tế và được sự đồng ý của Giáo viên hướng dẫn,

em xin thực hiện đề tài “THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNGCỬA TỰ ĐỘNG ỨNG DỤNG TRONG CÁC SIÊU THỊ” với mong muốnkhi đề tài được ứng dụng trong thực tế sẽ tạo ra những thiết bị thông minh và

là cơ sở phát triển cho tương lai

Mục đích nghiên cứu của đề tài.

• Phát triển các công thức lý thuyết để tính toán các thông số chế tạo cho

hệ khung dàn và hệ dẫn động cơ khí

• Thiết kế mạch tối ưu nhất

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Đối tượng nghiên cứu

- Nghiên cứu thực nghiệm:

o Thiết kế và thực hiện thí nghiệm so sánh

o Chế tạo mô hình thực tế

Ý nghĩa của đề tài.

Ý nghĩa khoa học.

- Xây dựng cơ sở khoa học về việc chế tạo cửa thông minh

- Chứng minh hiệu quả của việc ứng dụng cửa thông minh vào sinhhoạt nói riêng cũng như góp phần cải thiện môi trường, đẩy mạnhnguồn tài nguyên mới nói chung

- Kích thước gọn gàng, hợp lý, cơ cấu hoạt động chắc chắn, ổn định

- Lập trình, điều khiển cửa tự động mở khi có người đến lại gần vàđóng lại khi người đã vào

- Rèn luyện được các kĩ năng nghề nghiệp, bao gồm: thiết kế mạchđiện tử, lắp ráp, lập trình, đo lường, kiểm tra, vận hành

- Xây dựng thuật toán điều khiển cho sản phẩm

Trong quá trình thực hiện và thiết kế đồ án, do kinh nghiệm thiết kế vàthực hiện còn thiếu sót rất nhiều Do đó, em rất mong nhận được sự đóng gópcủa thầy, cô và các bạn đề giúp em đưa đề tài ứng dụng vào thực tế cuộcsống.Qua đây, em cũng chân thành cảm ơn quý thầy, cô giáo trong khoa Điện

tử và các bạn đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để em có thể hoàn thànhtốt đề tài trên

CH ƯƠ NG 1 T NG QUAN V Ổ Ề MÔ HÌNH C A T Đ NG Ử Ự Ộ

1.1 Gi i thi u v c a t đ ng trong các siêu th ớ ệ ề ử ự ộ ị

Trong các Siêu thị ngày nay, cửa tự động là một điểm nhấn mới so với cửa

mở tay truyền thống Những cánh cửa này mở ra tự động bất cứ khi nào nócảm nhận được có ai đó đang đi vào hoặc đi ra khỏi siêu thị, sau một khoảngthời gian chờ nó sẽ tự động đóng lại Chính vì lý do này mà chúng ta thườngthấy cửa tự động có mặt trong các siêu thị, cơ sở kinh doanh với một lượnglớn khách hàng ra vào nhiều Trong thực tế chúng ta có thể bắt gặp nó ở bất

cứ cửa hàng bán lẻ, các siêu thị ở mọi tỉnh thành trong cả nước Ngày nay hầuhết các cánh cửa mở tay được thay thế bằng cửa tự động Nó không chỉ mangđến cho người mua sắm tận hưởng sự thoải mái mà còn giúp các nhân viên, cánhân, trẻ em và người cao tuổi có thể đi mua sắm một cách dễ dàng ngay cảkhi có rất nhiều người Một trong những lý do chính đó là làm giảm nhữngrắc rối cho việc mở hoặc đóng cửa ra vào bằng tay nặng nhọc, nó cũng mangđến sự an toàn khi truy cập dễ dàng hơn Siêu thị hưởng rất nhiều lợi ích từcửa tự động, nó cung cấp tới những người mua sắm sự thoải mái và tận hưởngcảm giác trải nghiệm mua sắm Tại nạn cũng có thể xảy ra khi người muahàng va chạm với cánh cửa khi họ không để ý, với cánh cửa tự động nó sẽnhận diện được những người ở xung quanh và mở cho họ tự do ra vào Mặtkhác, siêu thị là một trong những cơ sở có lượng truy cập mua sắm đông đúcbao gồm cả người khuyết tật và những người cao tuổi, những người gặp khókhăn với những cánh cửa mở bằng tay Thêm vào đó, khi ra khỏi siêu thị vớiđầy đủ các mặt hàng mua sắm, cửa tự động giúp giải quyết rắc rối khi kháchhàng vừa mang vác đồ đạc mua sắm xong vừa phải mở cánh cửa bằng tay

Việc sử dụng các loại của tự động góp phần làm tăng sự sang trọng và hiệnđại cho những công trình sử dụng, giúp tiết kiệm thời gian đem đến sự tiện lợicho người qua lại Chính vì vậy từ khi ra đời của tự động không ngừng đượccải tiến, hiện nay trên thị truờng xuất hiện cửa tự động với nhiều chủng loạirất đa dạng phong phú để dáp ứng nhu cầu người sử dụng

giác cho một không gian hiện đại Những cánh cửa trượt hiện đại không chỉđóng khung trong chất liệu gỗ truyền thống mà chỉ mở rộng với khung kimloại cao cấp hay nhựa tổng hợp, mà tiêu chí đầu tiên là phải nhẹ và bền Vớichất liệu ấy, cửa trượt có thể sử dụng ở rất nhiều nơi trong không gian nộithất, từ phòng khách đến phòng ngủ, cả buồng tắm, nhà bếp,

1.2.3 Cửa mở trượt gấp tự động

Hình 1.3 Cửa mở trượt gấp tự độngCửa mở trượt gấp được sử dụng rất hiệu quả với những công trình có lưulượng người qua lại lớn hoặc cần có độ mở thông thủy lớn nhất Cửa mở trượtgấp không chỉ phù hợp với các showroom, siêu thị, garage ô tô mà còn được

sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, phòng thí nghiệm,…

1.2.4 Cửa trượt xếp lớp tự động

Hình 1.4 Cửa trượt xếp lớp tự động

Cửa trượt xếp lớp dựa trên nguyên lý hoạt động của cửa trượt thôngthường được thiết kế lại bộ gá, dây curoa phụ…Thay vì chỉ có hai cánh trượtsang hai bên như các loại cửa trượt thông thường, cửa trượt xếp có đến 4 cánhtrượt sang hai bên Sử dụng cửa trượt xếp sẽ làm cho cửa có độ mở thôngthoáng lên tới 75% so với 50% của cửa trượt thông thường Cửa trượt xếpđược sử dụng rất hiệu quả và thực sự phù hợp với những công trình đòi hỏichỉ lắp cửa trượt theo yêu cầu độ mở thông thủy lớn hơn hoặc có lưu lượngngười qua lại lớn Cửa trượt xếp không chỉ phù hợp với các showroom, siêuthị, garage ô tô mà còn được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, phòng thínghiệm ….

1.2.5 Cửa xoay tự động

Hình 1.5 Cửa xoay tự độngCửaxoay mang một kiểu dáng hoàn toàn khác biệt, được thiết kế theo dạng khung tròn từ 2 đến 4 cánh xoay quanh trục cố định Cửa xoay tự

động mang tính thẩm mỹ cao, làm nổi bật mặt tiền của các cơ quan, ngân hàng… Tuy nhiên mẫu cửa tự đóng mở này cũng có một chút nhược điểm là diện tích cánh cửa lớn hơn các mẫu khác và cố định khung tròn nên cần một không gian rộng để lắp đặt

Cấu tạo của cửa gồm khung inox/nhôm, kính cường lực, bộ điều khiển tựđộng Bên ngoài là khung hình trụ, bên trong là 3 cánh cửa cùng xoay quanh

một trục quay Khi đẩy 1 cánh thì 2 cánh cửa còn lại cũng di chuyển theo Chuyển động của cửa quay 3 cánh tạo thành vòng tròn khép kín.

Chế độ làm việc:

- Chế độ khóa điện: tất cả các thiết bị sensor đều không hoạt động và cửađược đóng giữ bằng hệ thống phanh điện tử

- Chế độ xoay: Chế độ hoạt động bình thường với cửa xoay liên tục ở tốc

độ chậm, khi có người đi vào vùng nhận diện cửa tự động xoay theo tốc độ phù hợp với di chuyển của người (tốc độ này được cài đặt từ trước)

1.3.1 Cơ cấu cửa tự động

Sau đây là cấu tạo thành nên cửa tự động như hình 1.6

Hình 1.6 Cấu tạo của cửa trượt tự động

- Bộ điều khiển của cửa tự động

Cửa có thể quay lại và đổi hướng nếu gặp chướng ngại vật Đây là một chức năng rất tuyệt vời của cửa tự động, nó giúp người sử dụng hoặc vật dụngkhi mắc kẹt ở cửa sẽ không bị kẹp Nguyên tắc cho hoạt động này là gặp vật cản nó sẽ lại mở ra và từ từ khép lại, nếu gặp 3 lần liên tục như vậy thì nó sẽ dừng lại và chờ lệnh hoạt động trở lại từ mắt thần sensor

- Bộ phận mô tơ

Loại mô tơ mà cửa tự động tại Việt Nam hay sử dụng là loại mô tơ một chiều, không chổi nan 24(VDC), tùy vào loại cửa mà dùng loại 60W hoặc 75W Với loại mô tơ này cửa tự động có thể hoạt động tốt, lâu hơn mà không

bị nóng

Khi cửa tự động vận hành thường không bị rung hoặc rung nhẹ do thiết

kế của moment xoắn lớn giúp cho máy có thể tăng tốc và tăng lực khởi động nhanh và hệ thống giá được thiết kế đặc biệt

- Bộ phận điều khiển cửa:

Có chức năng điều khiển, cài đặt chế độ đóng mở cửa nên rất thuận lợi.Những tính năng của bộ điều khiển cửa tự động:

+ Kết nối với các thiết bị như Photocell, khóa từ, sensor, nút nhấn

+ Cài đặt các chế độ của cửa: luôn đóng, luôn mở, tự động, mở một phần

+ Tự động đảo chiều khi gặp vật cản

+ Tự động tìm điểm đầu và điểm cuối hành trình

+ Sử dụng được với tất cả các loại cửa tự động

- Fanlight: gắn giữa cửa.

- Khóa: được gắn ở bên dưới cùng của cửa.

1.3.2 Nguyên lý hoạt động của cửa tự động

Các loại cửa tự động trên thị trường hiện nay thông thường đều được kết nối với nguồn điện dân dụng 220V

Nguyên lý hoạt động của cửa tự động là khi ở chế độ bình thường cửa sẽ luôn ở trạng thái đóng, sau khi có người tiến lại gần thì cảm biến sẽ phát hiện

và kích hoạt cửa mở Nếu người đứng ở cửa quá lâu thì chuông báo sẽ kêu lên Sau khi người đi qua thì cửa sẽ tự động đóng vào sau một khoảng thời gian nhất định

Thông thường cửa sẽ được lắp cảm biến ở cả đằng trước và đằng sau củacửa giúp cho việc đóng mở cửa trở nên dễ dàng và an toàn hơn

CH ƯƠ NG 2 CÁC THÀNH PH N C A H TH NG C A T Đ NG Ầ Ủ Ệ Ố Ử Ự Ộ 2.1 Vi đi u khi n PIC 18F4520 ề ể

Hình ảnh và sơ đồ chân của Vi điều khiển PIC 18F4520 được thể hiệntrong hình 2.1 và hình 2.2

Hình 2.1: Vi điều khiển PIC 18F4520 1

1 https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/193300/MICROCHIP/PIC18F4520.html

Các bộ nhớ chương trình và dữ liệu cố định

– 32 Kbytes bộ nhớ flash có khả năng tự lập trình trong hệ thống

có thể thực hiện được 100.000 lần ghi/xóa – 256 bytes EEPROM có thể thực hiện được 1.000.000 lầnghi/xóa-

– 256 bytes SRAM

Những ngoại vi tiêu biểu 3

2 https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/193300/MICROCHIP/PIC18F4520.html

3 https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/193300/MICROCHIP/PIC18F4520.html

– 4 bộ định thời/bộ đếm 8 bit với các chế độ tỉ lệ đặt trước và chế

độ so sánh

– Bộ đếm thời gian thực với bộ tạo dao động riêng biệt

– kênh PWM

– 13 kênh ADC 10 bit

– Bộ truyền tin nối tiếp USART khả trình

– Watchdog Timer khả trình với bộ tạo dao động bên trong riêngbiệt

– Bộ so sánh tương tự

Các đặc điểm khác

– Power on Reset và dò Brown out khả trình

– Bộ tạo dao động RC được định cỡ bên trong

– Các nguồn ngắt bên trong và bên ngoài

I/O và các kiểu đóng gói

– 32 đường I/O khả trình

– Đóng gói 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, và 44-pad MLF

Giới thiệu các chân PIC 18F4520

Sau đây là giới thiệu cấu tạo chân loại 40 chân (40 Pin PDIP):

• Chân 1( MCLR /VPP/RE3) :

- MCLR là đầu vào Master Clear (reset) hoạt động ở mức thấp để resettoàn bộ thiết bị

- VPP dùng để thay đổi điện áp đầu vào

- RE3 đầu vào số Các chân thuộc cổng vào ra Port A

• Chân 2(RA0/AN0):với RA0 là cổng vào ra số, AN0 là đầu vào tương tựInput0

• Chân 3(RA1/AN1): RA1 là cổng vào ra số, AN1 là đầu vào tương tựInput1

• Chân 4(RA2/AN2/VREF+): RA2 là cổng vào ra số, AN2 là đầu vàotương tự Input2 VREF+ đầu vào tương tự chuyển đổi A/D điện áp thamchiếu(mức thấp), còn CVREF là đầu ra tương tự để so sánh điện áp chuẩn

• Chân 5(RA3/AN3/VREF-/CVREF ): RA3 là cổng vào ra số, AN3 là đầuvào tương tự Input3 VREF- đầu vào tương tự chuyển đổi A/D điện áp thamchiếu(mức cao)

• Chân 6(RA4/T0CKI/C1OUT): RA4 là đầu vào ra số, T0CKI đầu vàoxung bên ngoài của Timer0, C1OUT là đầu ra bộ so sánh 1

• Chân 7(RA5/AN4/ SS /HLVDIN/C2OUT): trong đó RA5 là cổng vào ra

số4, AN4 là đầu vào tương tự Input 4, SS chọn đầu vào phụ thuộc SPI,HLVDIN đầu vào tương tự để dò điện áp, C2OUT đầu ra bộ so sánh 2

• Chân 13(OSC1/CLKI/RA7): với OSC1 là đầu vào bộ dao động thạchanh hoặc là đầu vào nguồn xung từ bên ngoài, khi ta nối dây với các thiết bịtương tự thì đầu vào này dạng ST ( Schmitt Trigger input ưith CMOS levels).CLKI là đầu vào CMOS cho nguồn xung bên ngoài và luôn được ghép nốivới chân OSC1 Còn RA7 là chân vào ra sử dụng chung

• Chân 14 (OSC2/CLKO/RA6): OSC2 là đầu ra bộ dao động thạch anhđược nối với thạch anh hoặc bộ cộng hưởng để lựa chọn dạng bộ dao độngthạch anh CLK0 có tần số bằng ¼ tần số của OSC1 độ rộng chu kì lệnh, RA6

là đầu vào ra chung Các chân cổng vào ra hai chiều Port B Port B có thể lậptrình bằng phần mềm khi cho kéo đầu vào bên trong lên trên toàn bộ đầu vào

• Chân 33 (RB0/INT0/FLT0/AN12): Với RB0 là cổng vào ra số, INT0 làđầu vào ngắt ngoài Interrup 0, FLT0 là đầu vào báo lỗi PWM được tăngcường CCP1, AN12 đầu vào tương tự Input 12

• Chân 34 (RB1/INT1/AN10): RB1 là đầu vào ra số, INT1 đầu vào ngắtngoài Interrup1, AN10 đầu tương tự Input 10

• Chân 35 (RB2/INT2/AN8): RB2 là đầu vào ra số, INT2 đầu vào ngắtngoài Interrup2, AN8 đầu tương tự Input 8

4 https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/193300/MICROCHIP/PIC18F4520.html

• Chân 36 (RB3/AN9/ccp2): RB3 là đầu vào ra số, AN9 đầu tương tựInput 9, CCP2 (Capture2input/Compare2output/PWM2output).

• Chân 37 (RB4/KBI0/AN11): RB4 là đầu vào ra số, KBI0 thay đổi mởngắt, AN11 đầu tương tự Input 9

• Chân 38 (RB5/KBI1/PGM): RB5 đầu vào ra số, KBI1 thay đổi mở ngắt,PGM cho phép có thể lập trình ISCPTM ở điện áp thấp

• Chân 39 (RB6/KBI2/PGC): RB6 là đầu vào ra số, KBI2 thay đổi mởngắt, PGC chân dùng trong mạch chạy và xung lập trình ICSP

• Chân 40 (RB7/KBI3/PGD): RB7 đầu vào ra số, KBI3 thay đổi mở ngắt,PGD chân dùng trong mạch chạy và xung lập trình ICSP

• Chân 15(RC0/T1OSO/T13CKI):RC0 đầu vào ra số, T1OSO đầu ra bộdao động Timer1, T13CKI đầu vào xung bên ngoài Timer1/Timer3 5

• Chân 16(RC1/T1OSI/CCP2): RC1 đầu vào ra số, T1OSI đầu vào bộ daođộng Timer1, CCP2(Capture 2 input/Compare 2 output/PWM2 output.)

• Chân 17(RC2/CCP1/P1A): RC2 lầ đầu vào ra số, CCP1(Capture1input/Compare 1 output/PWM1 output.), P1A đầu ra tăng cường CCP1

• Chân 18(RC3/SCK/SCL): RC3 là đầu vào ra số, SCK đầu vào ra đưchuỗi xung vào ra cho SPI lựa chọn, SCL đầu vào ra đưa chuỗi xung vào racho I2 CTM lựa chọn

• Chân 23(RC4/SDI/SDA): RC4 là đầu vào ra số, SDI đầu vào dữ liệuAPI, SDA đầu vào ra dữ liệu cho I2 C

• Chân 24(RC5/SDO): RC5 đầu vào ra số, SDO đầu ra dữ liệu SPI

• Chân 25(RC6/TX/CK): RC6 đầu vào ra số, TX đầu ra chuyển đổi dị bộEUSARRT, CK dầu vào ra xung đồng bộ EUSART

5 https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/193300/MICROCHIP/PIC18F4520.html

• Chân 26(RC7/RX/DT): RC7 đầu vào ra số, RX đầu vào nhận dị bộEUSART, DT đầu vào ra dữ liệu đồng bộ EUSART Các chân cổng PortD( Port D có thể vào ra hai hướng hoặc cổng song song phụ thuộc(PSP) chogiao diên vi xử lý và khi đó các đầu vào phải là TTL

• Chân 19(RD0/PSP0): RD0 đầu vào ra số, PSP0 cổng dữ liệu song songphụ thuộc

• Chân 20(RD1/PSP1): RD1 đầu vào ra số, PSP1cổng dữ liệu song songphụ thuộc

• Chân 21(RD2/PSP2): RD2đầu vào ra số, PSP2 cổng dữ liệu song songphụ thuộc

• Chân 22(RD3/PSP3): RD3 đầu vào ra số, PSP3 cổng dữ liệu song songphụ thuộc

• Chân 27(RD4/PSP4): RD4 đầu vào ra số, PSP4 cổng dữ liệu song songphụ thuộc 6

• Chân 28(RD5/PSP5/P1B): RD5 đầu vào ra số, PSP5 cổng dữ liệu songsong phụ thuộc, P1B đầu ra được tăng cường CCP1

• Chân 29(RD6/PSP6/P1C): RD6 đầu vào ra số, PSP6 cổng dữ liệu songsong phụ thuộc, P1C đầu ra được tăng cường CCP1

• Chân 30(RD7/PSP7/P1D): RD7 đầu vào ra số, PSP7 cổng dữ liệu songsong phụ thuộc, P1D đầu ra được tăng cường CCP1 Các chân cổng Port E

• Chân 8(RE0/ RD/AN5): RE0 đầu vào ra số, RD đầu vào điều khiển đọccho cổng PSP, AN5 đầu vào tương tự Input5

• Chân 9(RE1/ WR /AN6): RE1 đầu vào ra số, WR đầu vào điều khiểnviết dữ liệu cổng PSP, AN6 đầu vào tương tự Input6

6 https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/193300/MICROCHIP/PIC18F4520.html

• Chân 10(RE2/CS /AN7): RE2 đầu vào ra số, CS điều khiển chọn Chipcho cổng PSP, AN7 đầu vào tương tự Input7 - Đầu RE3 nằm ở chân 1 Cácchân khác

• Chân 12,31(VSS): nối đất chuẩn cho I/O và logic

• Chân 11,32(VDD): cung cấp nguồn dương cho I/O và logic Loại 44chân có thêm một số chân phụ khác khi cần thiết ta có thể dễ dàng tra trongDataSheet Chi tiết hơn chúng ta có thể thấy qua sơ đồ khối củaPic18F4420/4520 trong tài liệu do microchip cung cấp sẽ có hoàn toàn đầy đủthông tin, đặc điểm cấu tạo

2.2 C m bi n ả ế h ng ngo i ồ ạ

Cảm biến hồng ngoại là gì?

Cảm biến hồng ngoại là một thiết bị điện tử đo và phát hiện bức xạ hồngngoại trong môi trường xung quanh Bức xạ hồng ngoại đã vô tình được pháthiện bởi một nhà thiên văn học tên là William Herchel vào năm 1800 Trongkhi đo nhiệt độ của từng màu ánh sáng (cách nhau bởi một lăng kính), ôngnhận thấy rằng nhiệt độ vượt ra ngoài ánh sáng đỏ là cao nhất Hồng ngoại là

vô hình đối với mắt người, vì bước sóng của nó dài hơn ánh sáng khả kiến (mặc dù nó vẫn nằm trên cùng một phổ điện từ) Bất cứ thứ gì phát ra nhiệtđều phát ra bức xạ hồng ngoại

Có hai loại cảm biến hồng ngoại: chủ động và thụ động Cảm biến hồngngoại hoạt động bằng cách vừa phát ra tia hồng ngoại, vừa phát hiện bức xạhồng ngoại Cảm biến hồng ngoại chủ động có hai phần: diode phát sáng(LED) và máy thu Khi một vật thể đến gần cảm biến, ánh sáng hồng ngoại từđèn LED sẽ phản xạ khỏi vật thể và được người nhận phát hiện Cảm biếnhồng ngoại hoạt động đóng vai trò là cảm biến tiệm cận và chúng thườngđược sử dụng trong các hệ thống phát hiện chướng ngại vật

Hình ảnh cấu tạo của tia hồng ngoại được thể hiện ở hình 2.3

Hình 2.3 Cấu tạo cảm biến hồng ngoại

Nguyên tắc hoạt động

Cảm biến hồng ngoại hoạt động bằng cách sử dụng một cảm biến ánhsáng cụ thể để phát hiện bước sóng ánh sáng chọn trong phổ hồng ngoại (IR).Bằng cách sử dụng đèn LED tạo ra ánh sáng có cùng bước sóng với cảmbiến đang tìm kiếm, có thể phát hiện vật thể bằng cách kiểm tra bằng cường

độ của ánh sáng nhận được Khi một vật ở gần cảm biến, ánh sáng từ đènLED bật ra khỏi vật thể và đi vào cảm biến ánh sáng Điều này dẫn đến mộtbước nhảy lớn về cường độ giúp chúng ta phát hiện được vật thể

Được miêu tả ở hình 2.4 sau:

Hình 2.4 Phương thức hoạt động của cảm biến hồng ngoại

Module có 2 đầu vào IN, OUT, 1 biến trở để chỉnh áp đầu ra Khi cấpđiện cho đầu vào (IN) thì người dùng vặn biến trở và dùng VOM để đo mức

áp ở đầu ra (OUT) để đạt mức điện áp mà mình mong muốn Điện áp đầu vào

từ 4-35V, điện áp ra từ 1,25-30V, dòng Max 3A, có thể cấp nguồn sử dụng tốtcho raspberry và module sim

Nhiệm vụ của khối nguồn: cung cấp nguồn điện cho hệ thống, giúp chomạch luôn hoạt động ổn định Trong đồ án sử dụng 2 nguồn chính là:

• Nguồn 12V sử dụng adapter 12V/2A dùng cho khối relay đóng cắt

• Nguồn 5V thông qua Module ổn áp LM2576 thể hiện trong hình 2.4dùng cho các khối vi điều khiển và các cảm biến

Đây là loại IC nguồn cung cấp điện áp đầu ra ổn định, hoạt động ổn địnhvới đầu tản nhiệt tốt giúp IC hoạt động tốt trong nhiệt độ cho phép

DC nhỏ gọn có khả năng giảm áp từ 30V xuống 1.5V mà vẫn đạt hiệusuất cao (92%) Thích hợp cho các ứng dụng chia nguồn, hạ áp, cấp cho cácthiết bị như camera, robot,

Sơ đồ chân:

LM2576 là một IC nguồn tích hợp của mạch nguồn xung theo nguyên lý nguồn Buck Với dòng điện định mức đầu ra tải là 3A và có các đầu điện áp đầu ra cố định 3.3V, 5V, 12V, 15V và điện áp biến đổi tùy từng loại Serial của LM2576 Đây là loại IC nguồn cung cấp điện áp đầu ra ổn định, hoạt động ổn định với đầu tản nhiệt tốt giúp IC hoạt động tốt trong nhiệt độ cho phép

Hình 2.5 Module ổn áp LM2596

Hình 2.6 Sơ đồ chân LM2596